大气污染治理中的催化方法应用分析

江西省生态环境科学研究与规划院 徐群

催化技术是处理大气污染问题的常用技术工艺，不仅能够切实保障治理工作的效率，而且可以避免造成严重的二次污染问题，因此，保障整个治理过程的清洁性，符合当前环保事业的发展要求。大气污染问题具有一定的复杂性，会由于多种因素而诱发污染事件，这也是当前治理工作中面临的主要困境。同时，污染物的类型和数量逐步扩增，给治理技术及工艺应用造成困难，应该逐步优化催化技术的应用流程及治理措施，以确保大气环境得到逐步改善，避免对社会正常运转形成严重限制。应该结合大气污染的类型及特点，逐步优化催化技术的应用方案，提高治理工作实效性。

一、大气污染概述

工业发展是造成大气污染的主要原因之一，尤其是在工业生产中会用到大量的燃料，在燃烧后会产生较多的污染物，包括了二氧化硫和氮氧化合物等，其具有复杂性的特点，因此会给治理工作造成困难。对于工业生产结构的升级改造，是当前控制大气污染的主要途径，积极推进清洁生产，从源头上对大气污染问题加以控制。此外，汽车尾气也会引发不同程度的大气污染问题。特别是我国机动车数量逐渐增多，为了满足生产生活需求，必须高频次使用机动车，在尾气当中含有大量的碳氢化合物和一氧化碳等，直接排放到空气中会引发污染事件。大气污染已经严重影响到人们的正常生活，会散发十分刺鼻的味道，威胁人们的呼吸系统，在长期吸附污染物的情况下，会引发免疫系统和消化系统疾病[1]。酸雨、光化学污染和温室效应等问题也在逐步加剧，会对整个社会经济的发展形成阻碍，不利于我国可持续发展目标的落实，给社会造成巨大压力。

二、大气污染治理中的催化方法类型

（一）选择性催化还原法

在应用选择性催化还原法时，需要根据大气污染的实际情况选择合适的催化剂类型，二氧化氮和一氧化氮等物质在还原剂的作用下，能够转化为对大气没有危害的氮气和水等[2]。为了避免在治理工作当中造成二次污染的问题，还应该借助于脱硝工艺改善治理效果，满足催化还原的实际要求。在实践工作中需要重点对催化剂的类型加以把控，保障污染物处理的高效性，因此应该不断改善催化剂的热稳定性和耐磨性，在反应过程中始终保持良好的性能特点。

（二）催化净化法

催化净化法也是实践中一种常用的催化技术类型，尤其是对于汽车尾气的处理效果更好，能够有效地改善城市的大气环境。在应用催化净化法时，应该明确汽车尾气中污染物的类型和含量等，对处理过程中的温度条件加以合理掌控，确保催化转型反应机制的运行高效性，确保排放的尾气达到国家相关标准，改善人们的出行环境[3]。为了能够获得大气污染中一氧化氮和一氧化炭的含量状况，在治理工作中通常需要借助于五气分析仪实施科学化检测。一氧化炭是引起大气污染事件的主要元凶，在传统治理模式下往往依靠热反应器实施处理，但是难以获得良好的处理效果。而在此过程中有效融合催化净化技术，能够解决热反应器的弊端问题，从而得到良好的治理效果。

（三）炭吸附氧化法

炭吸附氧化法在治理大气污染工作中的应用，可以提高工作便捷性，降低治理工作的成本，因此具有良好的经济性优势，也是目前实践工作中最常用的处理技术之一。硫化物是造成大气污染的主要物质，而通过新型固体吸附剂的应用则能够起到良好的吸附作用，从而实现有效分离，这是炭吸附氧化作用的基本原理[4]。炭吸附氧化技术解决了传统工艺中的高能耗问题，其吸附作用十分显著。为了有效控制大气污染治理的成本，在应用该技术时应该做好相关参数的控制，使其温度和压力等处于最佳值。选择合理的炭吸附剂，能够改善整体氧化效果，通过两个移动床的相互配合共同完成污染物的处理。吸附和氧化二氧化硫时主要依靠第一个移动床，在常温下通过硫化反应生成硫酸。而通过对大气中的二氧化氮实施氧化处理，则可以转化为一氧化氮并实施高温处理。在第二个移动床当中应用氨气，实现对一氧化氮的快速还原。为了有效解决逆反应问题对处理效果造成的负面影响，需要科学处理催化剂，并且要合理控制反应床中硫蒸气的停留时间。炭吸附氧化技术如图1所示。

图1 炭吸附氧化技术

（四）纳米光催化法

纳米光催化法具有较强的先进性，是近年来出现的一种大气污染治理技术，能够适用于多种情况下的污染治理，而且能够提高治理工作的安全性。在半导体的作用下会使光催化剂发生改变，电荷、空穴和电子的能量增大，特别是在空穴作用下，会快速分解表面水分。电子会对自由基产生影响，增强离子氧的活性，污染物质在离子氧的作用下被吸附和还原，通过纳米光催化法实施处理后，产生的物质不会对环境造成影响。在实践工作当中往往是借助于TiO2进行处理，不仅能够提高整体活性，而且降低了成本投入，在纳米材料的作用下改善吸附和迁移效果。有机污染物是大气中的主要污染物类型，在使用纳米光催化技术实施处理时，能够使其中的烃类、醛类和有机卤代物含量得到控制。在汽车尾气和燃料燃烧产物中会存在较多的氮氧化物，也可以通过纳米光催化法进行治理，在氧自由基的作用下实现一氧化氮的快速氧化，同时在工作中需要借助于紫外光。H2S也是大气中的主要污染物，在对其进行处理时可以充分发挥TiO2的作用，尤其是当浓度在33-855（×）10-6时，能够将去除率提升到99%以上[5]。随着生产技术和工艺的进步，负载型纳米TiO2光催化剂也在实践中得到广泛应用，包括了玻璃载体、陶瓷建材载体和纤维织物载体等。TiO2光催化剂与陶瓷材料、玻璃材料和纤维织物材料的有效融合，能够改善吸附容积和耐高温性能。

三、大气污染治理中的催化技术应用措施

（一）大气环境净化

大气环境质量逐渐变差，对人们的正常生活产生负面影响，特别是酸雨和温室效应等问题增多，使得全球气候发生改变，不利于人类的长远发展。在大气环境净化中应用催化技术，可以有效促进污染物的氧化，实现对有害物质的高效处理，包括了氮氧化物、硫化物和一氧化炭等，经过催化处理后的产物不会对自然环境造成威胁，因此能够使治理区域的大气质量得到优化。在实践中，纳米技术和纳米材料的应用越来越多，是提升催化技术应用水平的关键。

（二）石油脱硫

石油及相关产品的应用，会产生较多的二氧化硫，这也是造成大气污染的主要原因，因此还应该借助于催化技术开展石油脱硫工作，以便控制空气中二氧化硫的浓度，防止造成严重的酸雨天气[6]。在实际脱硫工作中，主要是发挥纳米钛酸钴的作用对硫化物实施控制，在催化作用下对硫元素加以去除，避免在燃烧后产生大量的二氧化硫。特别是在我国能源结构转型的趋势下，更应该积极探索催化技术在石油脱硫中的应用措施，优化技术工艺，从而提高脱硫效率及质量。

（三）汽车尾气治理

我国汽车数量逐渐增多，给人们带来便捷的同时，也会由于尾气排放超标而引发大气污染问题，因此，在工作中也应该提高重视，增强整体治理成效。在汽车尾气处理器的设计和生产中，可以应用纳米铁和镍等材料，有害物质在纳米材料的作用下被催化和分解，避免直接排放造成的大气污染问题。

四、结语

催化技术在治理大气污染中具有较大的优势，不仅能够有效提高治理效率，而且能够提升污染物的去除率，为工作人员带来了便利，而且环保性能较好。在实践工作当中，通常会采用选择性催化还原法、催化净化法、炭吸附氧化法、纳米光催化法等开展治理工作，不同工艺方法的特点和效果有所差异，应该根据实际情况选择合理的治理措施。要掌握催化技术在大气环境净化、石油脱硫和汽车尾气治理等工作中的应用要点，从而使其技术优势得到发挥，解决社会发展的困境。